Verfahren und Vorrichtung zur Intensivierung des Kontaktes zwischen einem Walzband und einer Flüssigkeit

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Intensivierung des Kontaktes zwischen einem Walzband und einer Flüssigkeit in einer Kühl- oder Beizvorrichtung, wobei die Flüssigkeit unter Druck aus einem Vorrat zu einem Austrittsorgan und aus diesem austretend mit einer energiereichen Strömung in geschlossenem Strahl mit einem sich über die Breite des Walzbandes erstreckenden und quer dazu relativ engen Strömungsprofil unter hoher Geschwindigkeit senkrecht gegen das Walzband ausgetragen, sodann der Strahl in eine zum Bandverlauf parallel gerichtete Strömung stetig umgelenkt und die Strömung über eine Kontaktstrecke am Walzband mit paralleler Strömung entlang geführt und danach vom Walzband abgeführt wird.

[0002] Bei Bandanlagen von Warm- und Kaltwalzwerken sowie Beizen ist es in vielen Fällen erforderlich, dass das Band von einer oder beiden Seiten mit einem flüssigen Medium in intensiven Kontakt gebracht wird, und zwar:

• bei Warm- und Kaltwalzwerken zur Bandkühlung,
• beim Beizen zur Oberflächenentzunderung.

[0003] Entsprechend wird zur Bandkühlung vorzugsweise entspanntes Wasser und zur Oberflächenentzunderung eine geeignete Beizflüssigkeit verwendet.

[0004] Bisher wurden bei Kaltwalzwerken Einzeldüsen oder kurze Schlitzdüsen eingesetzt. Bauartbedingt muss der Düsenaustritt gegen Einhaken des Bandes geschützt sein. Darüber hinaus ist eine Einstellung der Düsen nach Bandbreite erforderlich. Bei Warmwalzwerken werden üblicherweise sogenannte Laminarkühlstrecken verwendet, die aus einer Vielzahl von mit Düsen bestückten Einzelrohren bestehen.

[0005] Aus der FR-A-2.223.096 ist beispielsweise eine Kühlmaschine zum Kühlen von Blechen bekannt, bestehend aus zwei parallel verlaufenden planen Wänden, zwischen denen das Blech geführt wird. Durch die auf diese Weise unterhalb und oberhalb des Bleches gebildeten Kammern wird ein Kühlwasserstrom in Umlauf gebracht. Quer zur Längsrichtung des Bleches sind Führungsrollen angeordnet, um die der Kühlwasserstrom teilweise geführt wird. Der Kühlwasserstrom, der über senkrecht zum Blech angeordnete Leitungen auf das Blech aufgegeben und wieder abgeführt wird, wird durch Schwerkraft oder mittels einer Pumpe aus einem Vorratsbehälter entnommen.

[0006] Beim Beizen durchläuft das Band das Beizmittel im Tauchbad. Hierbei ergibt sich die Forderung, dass teilweise verbrauchte Beize so schnell wie möglich gegen frische Beize ausgetauscht und diese über die Bandbreite zugeführt wird. Denn davon hängt die Beizwirkung und entsprechend die zulässige Geschwindigkeit des Bandes beim Durchlauf durch das Beizbad ab. Mit anderen Worten steht die Verweildauer des Bandes innerhalb der Durchlaufstrecke in direktem Zusammenhang mit nachzufördernder und mit dem Band in Kontakt zu bringender frischer Beize.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit welchen es gelingt, eine ausreichend große Menge an Kühl- oder Beizflüssigkeit in intensiven Kontakt mit einem Walzband zum Kühlen oder Beizen zu bringen, wobei die Flüssigkeit mit vorgegebener Strömungsenergie sowie in gleichmäßiger Verteilung über die Breite und Länge einer Benetzungsfläche des Bandes ohne Gefahr eines Einhakens des einzufädelnden Bandes zuführbar sein und eine entsprechende Vorrichtung eine besonders einfache und robuste Bauweise aufweisen soll.

[0008] Die Lösung der Aufgabe gelingt bei einem Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der Erfindung dadurch, dass der Austritt des geschlossenen Flüssigkeitsstrahls aus dem Mundstück des als Schlitzdüse ausgebildeten Austrittsorgans der Kühl- oder Beizvorrichtung unterhalb des Badspiegels eines ruhenden Flüssigkeitsbades mit einer so hohen Geschwindigkeit erfolgt, dass durch Übertragung von kinetischer Energie des hochbeschleunigten Flüssigkeitsstrahls an das ruhende Flüssigkeitsbad Teile dieses Flüssigkeitsbades mitgerissen und durch die Kontaktstrecke hindurch gefördert werden.

[0009] Durch diese Maßnahmen werden große Mengen Flüssigkeit in Bewegung gesetzt und durch die Kontaktstrecke hindurch gefördert, da nicht nur die aus dem Austrittsorgan ausgetragene Flüssigkeit, sondern auch noch mitgerissene Flüssigkeitsteile aus dem ruhenden Flüssigkeitsbad durch die Kontaktstrecke geführt werden.

[0010] Mit großem Vorteil wird durch die zwangsweise Zuführung der Flüssigkeit eine vorgegebene Menge an Kühl- oder Beizflüssigkeit gleichmäßig über die Breite des Bandes zugeführt, wobei sich über die gesamte Kontaktstrecke im Gleichgewicht zwischen dem dort ausgebildeten Strömungsquerschnitt und der zugeführten Flüssigkeitsmenge zwangsweise eine Strömungsgeschwindigkeit ausbildet, die zu einer Intensivierung des Kontaktes zwischen Walzband und Flüssigkeit führt.

[0011] Dabei ergibt sich im Falle der Bandkühlung ein vergleichsweise hoher Wärmeübergang zwischen der strömenden Kühlflüssigkeit und dem Band, und im Falle der Beizung ein intensiver Austausch von verbrauchter Beize gegen frische Beize durch die erzwungene und damit intensive Strömung der Flüssigkeiten mit hoher Relativgeschwindigkeit zum Band.

[0012] Durch Umlenkung der Austrittsrichtung der druckbeaufschlagten Flüssigkeit um 90° ist es möglich, ein Strömungsprofil über die gesamte Breite des Bandes aufzubauen, ohne dass die Gefahr besteht, dass das Band am Austrittsorgan einhaken könnte.

[0013] Der in geschlossenem Kreislauf nach ihrem Austritt aus der Kontaktstrecke wieder in den Vorrat zurückgeförderten Flüssigkeit wird im Falle einer Walzbandkühlung die vom Walzband übertragene Wärme durch Zwischenkühlung entzogen.

[0014] Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist mit einem Vorratsbehälter für die Flüssigkeit mit daran angeordneter Druckerhöhungspumpe ausgebildet sowie mit einer Druckleitung und einer an diese angeschlossenen, wenigstens ein Austrittsorgan für die Flüssigkeit aufweisenden Druckkammer ausgestattet, wobei das Austrittsorgan eine sich über die Breite des Bandes erstreckende Schlitzdüse ist, deren quer zur Breite relativ enges Mundstück im Abstand vom Band lotrecht gegen dieses gerichtet ist, wobei an die Schlitzdüse stromabwärts anschließend ein deren Mundstück verlängernder Strömungsleitkörper angeordnet ist, der eine in Richtung stromabwärts stetig gekrümmte Strömungsleitfläche bildet, die sich nach Umlenkung um annähernd 90° parallel zum Band und im vorgegebenen Abstand zu diesem unter Ausbildung einer Kontaktstrecke erstreckt und in einen Flüssigkeitsablaufkanal einmündet.

[0015] Mit großem Vorteil ergibt sich durch Ausbildung des Strömungsleitkörpers ein definierter Strömungsweg entlang einer Kontaktstrecke von vorgegebener Breite und Länge je nach Anordnung unterhalb oder oberhalb oder zu beiden Seiten des Bandes, wobei im Bereich dieser Kontaktstrecke eine intensive Benetzung bzw. Bespülung der Bandoberfläche mit Kühl- oder Beizflüssigkeit zwangsläufig gegeben ist.

[0016] Gemäß der Erfindung ist die Kühl- oder Beizvorrichtung so tief in ein ruhendes Flüssigkeitsbad eingetaucht, dass das Mundstück der Schlitzdüse sich unterhalb des Badspiegels und der die Kontaktstrecke bildende parallel zum Walzband sich erstreckenden Teil des Strömungsleitkörpers sich oberhalb des Badspiegels befindet.

[0017] Die Erfindung wird im folgenden anhand einer rein schematischen Zeichnung dargestellt. Wie die Figur zeigt, bewegt sich das Band (1) in Richtung des Pfeiles (2) über die Vorrichtung (40) zur Zuführung von Flüssigkeit hinweg. Dabei sei bemerkt, dass derartige Vorrichtungen (40) fallweise in beliebiger Anzahl hintereinander angeordnet sein können.

[0018] Die Vorrichtung (40) weist einen Vorratsbehälter (20) für die Flüssigkeit mit einer daran angeordneten Druckerhöhungspumpe (21) und einer Druckleitung (22) auf. An die Druckleitung (22) schließt sich eine Druckkammer (23) mit einem Austrittsorgan (24) an. Dieses ist als eine sich über die Breite des Bandes (1) erstreckende Schlitzdüse (24) mit einem quer zur Breite relativ engen Mundstück (25) ausgebildet. Die Schlitzdüse (24) mit ihrem Mundstück (25) ist im Abstand vom Band (1) lotrecht gegen dieses gerichtet. Dadurch wird unter allen Umständen vermieden, dass ein neu eingefädeltes Band (1) an oder in die Düse (24) einhaken könnte. An die Schlitzdüse (24) bzw. das Mundstück (25) stromabwärts anschließend ist ein Strömungsleitkörper (27) angeordnet. Dieser weist eine in Richtung stromabwärts stetig gekrümmte Strömungsleitfläche (28) auf, die sich nach Umlenkung um annähernd 90° parallel zum Band (1) und im vorgegebenen Abstand zu diesem unter Ausbildung einer Kontaktstrecke (26) erstreckt. Diese mündet in einen Flüssigkeitsablaufkanal (29) ein. Die Kontaktstrecke (26) ist zwischen der Strömungsleitfläche (28) und dem Band (1) mit einem vorgegebenen Strömungsquerschnitt ausgebildet und weist eine vorgegebene Länge auf.

[0019] Wie die Figur weiterhin zeigt, ist im Flüssigkeitsablaufkanal (29) ein Kühler (30) angeordnet. Darin wird vom Band (1) auf die Kühlflüssigkeit übertragene Wärme abgeführt und auf diese Weise dafür gesorgt, dass der Kreislauf des Kühlmittels nicht nachhaltig aufgeheizt wird bzw. kann bei Förderung der Flüssigkeit im geschlossenen Kreislauf die Temperatur der Flüssigkeit auf einem bestimmten Temperaturniveau gehalten werden.

[0020] Die Figur zeigt weiterhin, dass die Vorrichtung (40) ihrerseits so ausgebildet ist, dass sie in eine ruhende Flüssigkeit (13) in Form eines Flüssigkeitsbades mit dem Badspiegel (12) teilweise eintaucht. In diesem Falle liegt der Austritt des geschlossenen Flüssigkeitsstrahles (10) aus dem Mundstück (25) der Schlitzdüse (24) austretend unterhalb des Badspiegels (12) der ruhenden Flüssigkeit (13). Dabei werden durch Übertragung von kinetischer Energie des hoch beschleunigten Flüssigkeitsstrahles (10) an die ruhende Flüssigkeit (13) Teile dieser mitgerissen und durch die Kontaktstrecke (26) innerhalb der Strömung (11) hindurchgefördert. Dabei werden große Mengen Flüssigkeit in Bewegung gesetzt und durch die Kontaktstrecke (26) hindurch gefördert.

[0021] Die Figur zeigt ferner, dass die Bauart der Vorrichtung (40) sehr einfach und robust ist. Dabei ergibt sie durch die erzwungene Strömung (11) in der Kontaktstrecke (26) eine große Benetzungsstrecke mit definierter Relativgeschwindigkeit zwischen der Strömung (26) und dem Band (1). Weiter ist zu bemerken, dass bei geringer Bandgeschwindigkeit die Strömungsrichtung der Kontaktstrecke auch der Bandlaufrichtung gleichgerichtet sein kann. In diesem Falle ist die Vorrichtung (40) zur Zuführung von Flüssigkeit um 180° gegenüber der Darstellung gedreht angeordnet. Weil in der Kontaktstrecke (26) kein hoher spezifischer Druck gegen das Band (1) aufgebaut wird und darüberhinaus eine gleichmäßige Druckverteilung über den Kühl- bzw. Beizquerschnitt gegeben ist, kann das Verfahren bzw. die hierfür ausgebildete Vorrichtung auch zum Kühlen von dünn gegossenen Bändern eingesetzt werden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Intensivierung des Kontaktes zwischen einem Walzband (1) und einer Flüssigkeit in einer Kühl- oder Beizvorrichtung (40), wobei die Flüssigkeit unter Druck aus einem Vorrat (20) zu einem Austrittsorgan und aus diesem austretend mit einer energiereichen Strömung in geschlossenem Strahl mit einem sich über die Breite des Walzbandes (1) erstreckenden und quer dazu relativ engen Strömungsprofil unter hoher Geschwindigkeit senkrecht gegen das Walzband (1) ausgetragen, sodann der Strahl in eine zum Bandverlauf parallel gerichtete Strömung stetig ungelenkt und die Strömung über eine Kontaktstrecke (26) am Walzband (1) mit paralleler Strömung (11) entlang geführt und danach vom Walzband (1) zurück zum Vorrat (20) abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Austritt des geschlossenen Flüssigkeitsstrahls (10) aus dem Mundstück (25) des als Schlitzdüse (24) ausgebildeten Austrittsorgans der Kühl- oder Beizvorrichtung (40) unterhalb des Badspiegels (12) eines ruhenden Flüssigkeitsbades (13) mit einer so hohen Geschwindigkeit erfolgt, dass durch Übertragung von kinetischer Energie des hochbeschleunigten Flüssigkeitsstrahls (10) an das ruhende Flüssigkeitsbad (13) Teile dieses Flüssigkeitsbades (13) mitgerissen und durch die Kontaktstrecke (26) hindurch gefördert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zunächst senkrecht gegen das Walzband (1) aus der Schlitzdüse (24) ausgetragene Flüssigkeitsstrahl (10) über einen Strömungsleitkörper (27), dessen Strömungsleitfläche (28) das Mundstück (25) der Schlitzdüsen (24) stromabwärts (in Pfeilrichtung (11)) verlängert, stetig um annähernd 90° parallel zum Walzband (1) umgelenkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei langsamer Walzbandgeschwindigkeit die Strömungsrichtung (11) der Flüssigkeit in der Kontaktstrecke (26) der Walzbandförderrichtung (in Pfeilrichtung (2)) entspricht.

4. Vorrichtung mit

a) einer Druckkammer (23), die mit einer Druckerhöhungspumpe (21) über eine Druckleitung (22) in Verbindung steht und deren Austrittsorgan in Form einer sich über die gesamte Breite des Walzbandes (1) erstreckende Schlitzdüse (24) ausgebildet ist, und

b) mit einem stromabwärts das Mundstück (25) der Schlitzdüse (24) verlängernden Strömungsleitkörper (27), der eine stromabwärts stetig gekrümmte Strömungsleitfläche (28) bildet, die sich nach Umlenkung um annähernd 90° parallel zum Walzband (1) unter Ausbildung einer Kontaktstrecke (26) erstreckt und in einen Flüssigkeitsablaufkanal (29) einmündet,

dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2, oder 3, die Kühl- oder Beizvorrichtung (40) so tief in ein ruhendes Flüssigkeitsbad (13) eintaucht, dass das Mundstück (25) der Schlitzdüse (24) sich unterhalb des Badspiegels (12) und der die Kontaktstrecke (26) bildende, parallel zum Walzband (1) sich erstreckende Teil des Strömungsleitkörpers (27) sich oberhalb des Badspiegels (12) befindet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (40) mit der Strömungsleitfläche (28) zur Bandlaufrichtung (2) gleichgerichtet oder entgegengesetzt gerichtet angeordnet ist.

Claims

1. Method for the intensification of contact between a rolled strip (1) and a liquid in a cooling or pickling device (40), wherein the liquid is discharged under pressure from a reservoir (20) to an outlet element and, issuing from this with a high-energy flow, at high speed perpendicularly against the rolled strip (1) in a closed jet with a relatively narrow flow profile extending over the width of the rolled strip (1) and transversely thereto, so that the jet is constantly deflected into a flow directed parallelly to the strip advance and the flow is guided along over a contact path (26) at the rolled strip (1) with parallel flow (11) and thereafter led off from the rolled strip (1) back to the reservoir (20), characterised in that the issue of the closed liquid jet (10) from the mouthpiece (25) of the outlet element, which is formed as a slot nozzle (24), of the cooling or pickling device (40) takes place below the bath surface (12) of a quiescent liquid bath (13) at a speed of such a height that, through transmission of kinetic energy of the highly accelerated liquid jet (10) to the quiescent liquid bath (13), portions of this liquid bath (13) are entrained and conveyed through the contact path (26).

2. Method according to claim 1, characterised in that the liquid jet (10) discharged from the slot nozzle (24) initially perpendicularly against the rolled strip (1) is constantly deflected through about 90° parallel to the rolled strip (1) by way of a flow guide body (27), the flow guide surface (28) of which prolongs the mouthpiece (25) of the slot nozzle (24) in downstream direction (in arrow direction (11)).

3. Method according to claim 1 or 2, characterised in that in the case of a slower speed of the rolled strip, the flow direction (11) of the liquid in the contact path (26) corresponds to the conveying direction of the rolled strip (in arrow direction (2)).

4. Device with

(a) a pressure chamber (23), which is connected with a pressure increasing pump (21) by way of a pressure duct (22) and the outlet element of which is constructed in the form of a slot nozzle (24) extending over the entire width of the rolled strip (1) and

(b) with a flow guide body (27), which prolongs the mouthpiece (25) of the slot nozzle (24) in downstream direction and which forms a flow guide surface (28), which is constantly curved in downstream direction and extends, after deflection through approximately 90°, parallel to the rolled strip (1) while forming a contact path (26) and which opens into a liquid discharge channel (29),

characterised in that for performance of the method according to claim 1, 2 or 3 the cooling or pickling device (40) is immersed so deeply in a quiescent liquid bath (13), that the mouthpiece (25) of the slot nozzle (24) is disposed under the surface of the bath (12) and the part of the flow guide body (27), which forms the contact path (26) and extends parallel to the rolled strip (1), is disposed above the bath surface (12).

5. Device according to claim 4, characterised in that the device (40) together with the flow guide surface (28) is arranged to be oriented the same as or opposite to the strip running direction (2).

Revendications

1. Procédé pour l'intensification du contact entre une bande laminée (1) et un liquide dans une installation de refroidissement ou de décapage (40), le liquide étant alimenté sous pression à partir d'un réservoir (20) dans un organe d'évacuation et sortant de celui-ci (avec un courant riche en énergie), en un faisceau fermé présentant un profil d'écoulement s'étendant sur la largeur de la bande laminée (1) en étant relativement étroit transversalement par rapport celle-ci, et arrivant verticalement avec une grande vitesse contre la bande laminée (1), le faisceau étant retourné en continu dans un courant parallèle au sens de déplacement de la bande et le courant étant guidé, via une zone de contact (26), le long de la bande laminée (1) avec un courant (11) parallèle puis étant évacué de la bande laminée (1) à nouveau dans le réservoir (20), caractérisé en ce que la sortie du faisceau (10) fermé de liquide de l'ajustage (25) de l'organe de sortie exécuté sous ferme d'un gicleur à fente (24) du dispositif de refroidissement ou de décapage (40) est effectuée sous le niveau (12) d'un bain de liquide (13) au repos à une vitesse tellement élevée que la transmission de l'énergie cinétique du faisceau de liquide (10) fortement accéléré au bain de liquide entraîne des particules de ce bain de liquide (13) et les transporte à travers la zone de contact (26).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le faisceau de liquide (10), évacué d'abord verticalement contre la bande laminée (1) par le gicleur à fente (24) est tourné en continu, via un corps orientant le courant (27), dont la surface orientant le courant (28) prolonge l'ajustage (25) du gicleur à fente (24) vers l'aval (dans le sens de la flèche (11)), d'environ 90°, parallèlement à la bande laminée (1).

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en que, lorsque la vitesse de la bande laminée diminue, la direction du courant (11) du liquide dans la zone de contact (26) correspond à la direction d'avancement de la bande laminée (dans le sens de la flèche (2)).

4. Dispositif présentant

a) une chambre de pression (23), qui est reliée à une pompe d'augmentation de la pression (21) via une conduite sous pression (22) et dont l'organe de sortie est exécuté sous forme d'un gicleur à fente (24) s'étendant sur toute la largeur de la bande laminée (1), et

b) un corps (27) orientant le courant, prolongeant, vers aval, l'ajutage (25) du gicleur à fente (24), ledit corps formant une surface (28) d'orientation du courant courbée vers l'aval, qui s'étend, après le retournement d'environ 90°, parallèlement à la bande laminée (1) en formant une zone de contact (26) et qui débouche dans un canal d'évacuation du liquide (29), caractérisé en ce que, pour la réalisation du procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, le dispositif de refroidissement ou de décapage (40) plonge dans un bain de liquide (13) au repos à une profondeur telle que l'ajustage (25) du gicleur à fente (24) se situe sous le niveau du bain (12) et que la partie du corps orientant le courant (27), formant la zone de contact (26), s'étendant parallèlement à la bande laminée (1), se trouve au-dessus du niveau du bain (12).

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif (40) avec la surface (28) orientant le courant est disposé dans la même direction que ou dans la direction contraire de la direction d'avancement de la bande.

Zeichnung